Электроника?.. Нет ничего проще!

Н. — В самом деле, система автоматического разделения сигналов сделана исключительно интересно. Но теперь я хотел бы спросить тебя, как в радиолокаторе стабилизируют напряжение питания. В блок-схеме радиолокатора, которую я смотрел, имеется несколько блоков питания, но я не понял, как они устроены.

Стабилизация напряжения с помощью стабилитрона

Л. — Ты, Незнайкин, уже немного знаешь об устройстве блоков стабилизации напряжения; вспомни, в частности, что мы с тобой говорили о стабилитронах.

Н. — Наш разговор об этих диодах я помню, но я не вижу, как их можно использовать для стабилизации напряжения.

Л. — Их просто-напросто нужно включить параллельно питаемой схеме, как я показал на рис. 162.

Рис. 162.Стабилизация напряжения с помощью диода Зенера.

Как ты видишь, стабилитрон потребляет ток, который питаемая схема не потребляет. Когда потребление этой схемы изменяется, протекающий по стабилитрону ток изменяется в противоположном направлении. Напряжение питания U устанавливают несколько выше требующегося напряжения, и избыточная мощность рассеивается на резисторе R. Внутреннее сопротивление стабилитрона значительно меньше сопротивления R, и поэтому значительно уменьшает изменения напряжения на выводах диода и питаемой схемы.

Н. — Принцип работы этого стабилизатора полностью аналогичен принципу работы стабилизатора на газоразрядных лампах. Но я подозреваю, что полупроводниковые приборы позволяют получить более совершенную схему.

Л. — И ты, Незнайкин, не ошибся. Здесь можно использовать систему автоматического регулирования, во многом похожую на сервомеханизм, которая с помощью отрицательной обратной связи поддерживает выходное напряжение неизменным; для этого стабилизатор сравнивает выходное напряжение с опорным (контрольным) напряжением, усиливает полученное в результате этого сравнения отклонение и воздействует выходным сигналом усилителя на объект регулирования.

Н. — Объяснение несколько туманно. Я предпочел бы конкретный пример.

Стабилизатор напряжения

Л. — Пожалуйста, посмотри схему, которую я подготовил для себя на рис. 163.

Рис. 163.Стабилизатор напряжения на транзисторах. Опорным напряжением служит часть напряжения, снимаемого с диода Зенера; транзистор Т₂ усиливает напряжение ошибки; Т₁ — мощный транзистор.

Напряжение U через резистор R₃ подается на стабилитрон Д, на котором создается опорное напряжение.

Чтобы регулировать напряжение Е, мы с помощью потенциометра R₄ снимем лишь часть опорного напряжения и подадим его на базу транзистора Т₂. Часть стабилизируемого выходного напряжения Е через делитель напряжения R₁ — R₂, подается на эмиттер транзистора Т₂. Если выходное напряжение Е становится слишком высоким или слишком низким, то часть его, подаваемая на эмиттер, будет соответственно отличаться от части спорного напряжения на базе Т₂. Транзистор Т₂ запирается или проводит. Его коллекторный ток, представляющий собой усиленное напряжение ошибки, подается на базу транзистора Т₁. Связь между транзисторами очень проста, так как транзистор Т₁ относится к типу р-n-р. Представь себе, что в силу каких-либо причин питаемая напряжением Е схема имеет тенденцию потреблять слишком много. Тогда напряжение Е снизится. Такое изменение произойдет и с потенциалом эмиттера транзистора Т₂, что вызовет увеличение коллекторного тока транзистора Т₂. Этот ток, проходя через базу транзистора Т₁ значительно повысит ток в цепи коллектора транзистора Т₁, что скомпенсирует первоначальное нарушение равновесия.

Н. — В этом стабилизаторе меня беспокоит то обстоятельство, что транзистор Т₁ выдерживает всю разность напряжений U и Е и одновременно должен рассеивать большую мощность.

Л. — Мы должны взять мощный транзистор и установить его на хорошем радиаторе, способном рассеивать соответствующее количество тепла. Соблюдая необходимые меры, можно легко рассеивать мощность более 30 вт, что превышает возможности большинства ламп, которые ты до сих пор использовал.

Н. — В самом деле это превосходный стабилизатор напряжения, он весьма прост и в то же время обладает широкими возможностями. Вероятно, я в ближайшее время сделаю себе такой стабилизатор.

Л. — Ты получишь очень хорошие результаты, если примешь некоторые меры предосторожности. Не забывай, что стабилизатор не имеет защиты от короткого замыкания. Если ты замкнешь его выводы нагрузкой со слишком низким сопротивлением, транзистор Т₁ может выйти из строя.

Н. — Я полагаю, что для предотвращения таких серьезных неприятностей достаточно поставить плавкий предохранитель.